(57)【要約】      （修正有）【課題】自動温度制御回路の誤動作による発光素子の損傷を回避できる光伝送モジュールを提供すること。【解決手段】発光素子出力光を検知する受光素子の出力に応じて発光素子を制御する自動光出力制御回路１７と、温度検出器の出力に応じて発光素子温度を制御する自動温度制御回路１４と、温度検出器の出力信号から発光素子が異常温度となったことを検出した時、自動光出力制御回路および自動温度制御回路の動作を停止する保護回路２０を備えた光伝送モジュール。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、上記発光素子の出力光を検知する受光素子と、上記受光素子の出力信号に応じて上記発光素子の動作電流を制御する自動光出力制御回路と、
上記発光素子の温度を検知するための温度検出器と、上記発光素子の温度を調整するための温度制御素子と、上記温度検出器の出力信号に応じて上記温度制御素子を制御する自動温度制御回路と、
上記温度検出器の出力信号から上記発光素子の加熱／冷却状態を判定し、上記発光素子が異常温度となったことを検出した時、上記自動光出力制御回路および自動温度制御回路の動作を停止するための制御信号を発生する保護回路とを同一基板上に備えたことを特徴とする光伝送モジュール。
【請求項２】
前記発光素子の出力光を変調するための発光出力変調回路を備え、前記異常温度の検出時に、前記保護回路からの制御信号によって上記発光出力変調回路の動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載の光伝送モジュール。
【請求項３】
前記発光素子の出力光路上に配置された変調素子と、上記変調素子を制御するための変調素子駆動回路とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の光伝送モジュール。
【請求項４】
前記発光出力変調回路または変調素子駆動回路に送信信号を入力するための信号処理回路を備え、上記発光出力変調回路または変調素子駆動回路が、上記信号処理回路からの送信信号に応じて前記発光素子または変調素子を制御することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光伝送モジュール。
【請求項５】
受信光信号を電気信号に変換するための受光素子と、上記受光素子の出力信号を増幅するための増幅回路とからなる光受信モジュールを前記同一基板上に備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の光伝送モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送モジュールに関し、更に詳しくは、発光素子の温度を検出するための温度検出素子と、該温度検出素子の出力信号に応じて発光素子の温度を制御する自動温度制御回路とを備えた光伝送モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子の出力波長を制御するために、例えば、特開平７−９５１５９号公報（特許文献１）、特開平８−１４８７６３号公報（特許文献２）、特開２００２−３６８６９３号公報（特許文献３）に記載されているように、光モジュールの温度検出器の出力信号を一定に保つ自動温度制御回路が知られている。
【０００３】
光伝送モジュールにおいては、上記自動温度制御回路に誤動作が発生した場合、発光素子が異常加熱または異常冷却されてしまう可能性がある。特に、モジュールサイズを小型化するために自動温度制御回路をデジタル回路化した場合、例えば、外部ノイズ等の影響による回路の誤動作によって、発光素子やその周辺部品が異常加熱され、発光素子の周辺温度が１５０℃程度の高温になる可能性がある。この場合、自動温度制御回路の動作が正常状態に戻ったとしても、光伝送モジュール上の発光素子や周辺部品が損傷している可能性がある。
【０００４】
上述した特許文献１〜３では、自動温度制御回路に誤動作が発生した場合の対策については記載されていない。特開平１０−２２９２３１号公報（特許文献４）には、自動温度制御回路が動作し、温度検出器の出力信号が所望範囲に入った時、自動光出力制御回路を動作させるという記載があるが、この特許文献にも、温度制御回路が誤動作した場合の対策については記載されていない。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−９５１５９号公報
【０００６】
【特許文献２】特開平８−１４８７６３号公報
【特許文献３】特開２００２−３６８６９３号公報
【特許文献４】特開平１０−２２９２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光伝送モジュールでは、発光素子や周辺部品がダメージを受ける前に、異常加熱や異常冷却を阻止する必要がある。発光素子の出力光は、素子温度と素子駆動電流によって制御されているため、素子駆動電流を監視すれば、駆動電流が異常値になった時、素子の危険性を察知できる。しかしながら、発光素子は、駆動電流値が同一であっても、素子温度が変化すれば発光量が変化するため、素子駆動電流を監視するだけでは、発光素子の損傷回避と異常発光の防止を完全に保証することは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、制御回路の誤動作による発光素子の損傷を回避できる光伝送モジュールを提供することにある。
本発明の他の目的は、特に自動温度制御回路の誤動作による発光素子の異常加熱／冷却を検知し、発光素子とその周辺素子の損傷を回避できる光伝送モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、発光素子の出力光を検知する受光素子の出力信号に応じて発光素子の動作電流を制御する自動光出力制御回路と、温度検出器の出力信号に応じて発光素子温度を制御する自動温度制御回路とを備えた光伝送モジュールにおいて、上記温度検出器の出力信号から発光素子の加熱／冷却状態を判定し、発光素子が異常温度となったことを検出した時、上記自動光出力制御回路および自動温度制御回路の動作を停止するための制御信号を発生する保護回路を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の１実施例では、光伝送モジュールが、発光素子の出力光路上に配置された変調素子と、上記変調素子を制御するための変調素子駆動回路とを備えたことを特徴とする。また、本発明の他の実施例では、光伝送モジュールが、発光素子の出力光を変調するための発光出力変調回路を備え、発光素子の異常温度が検出された時、上記保護回路が発生する制御信号によって上記発光出力変調回路の動作も停止させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、自動温度制御回路に異常が発生した場合でも、発光素子やその周辺部品の異常加熱／冷却を初期の段階で検知し、異常加熱／冷却状態から脱却できるため、発光素子と周辺部品の損傷を未然に防止することが可能となる。従って、自動温度制御回路が正常状態に復帰した時、光伝送モジュールを正常動作させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明による光送信モジュールの制御系の機能ブロック図を示す。
半導体レーザからなる発光素子１１と、例えば、ペルチエ素子のような温度制御素子１２と、温度検出素子１３と、受光素子１６は、破線で示すレーザモジュールを形成している。自動温度制御回路１４は、温度検出素子１３からの出力信号（電気信号）Ｓ１３に応じて、温度制御素子１２の駆動電流を変化させ、発光素子１１の温度を目標温度に制御する。
【００１３】
発光素子１１が発生する前方向の出力光は、光伝送路（光ファイバ）１０に出力され、後方向の出力光が、受光素子１６で検知される。受光素子１６は、発光素子１１の出力光強度に比例した電気信号Ｓ１０を発生する。自動光出力制御回路１７は、受光素子１６から出力される信号Ｓ１０に応じて発光素子１１の駆動電流を制御し、信号Ｓ１０を目標値に保つ。
【００１４】
本発明の特徴は、温度検出器１３の出力信号Ｓ１３を保護回路（レベル変換回路）２０に入力し、発光素子１１の温度が正常範囲にあるか否かを監視しておき、もし、発光素子温度が正常温度範囲から外れた場合は、保護回路２０からの出力信号Ｓ１、Ｓ２によって、自動温度制御回路１４と自動光出力制御回路１７の動作を強制的に停止させることにある。
【００１５】
自動温度制御回路１４および自動光出力制御回路１７として、例えば、シャットダウン等の回路停止機能を備えた回路構成を採用した場合、発光素子温度が正常範囲から逸脱した時、保護回路２０からの出力信号Ｓ１、Ｓ２をローレベルに変化させることによって、これらの自動制御回路の動作を瞬時に停止できる。
【００１６】
本発明では、このように発光素子温度が正常範囲から外れた異常加熱／冷却の初期の段階で、発光素子の加熱／冷却を瞬時に停止することによって、発光素子が損傷温度にまで過度に加熱／冷却されるの防止している。従って、本発明によれば、発光素子を損傷させることなく、光伝送モジュールの機能を回復することが可能となる。
【００１７】
図２は、保護回路２０の１実施例となるレベル変換回路の構成を示す。
温度検出器１３の出力信号は、オープンドレイン型の２つの比較器２１、２２からなるウィンドウコンパレータに入力される。比較器２１、２２には、基準電圧発生回路２３、２４から、それぞれ正常温度範囲の上限を示す基準電圧Vmaxと下限を示す基準電圧Vminとが与えてある。オープンドレイン型の比較器２１、２２は、プルアップ抵抗２５と電源電圧２６によって、正常動作時の出力レベルをハイレベルに保持している。
【００１８】
温度検出器１３の出力信号が上限基準電圧Vmaxと下限基準電圧Vminとの間であれば、比較器２１、２２の出力は共にハイレベルとなるため、ウィンドウコンパレータ出力端子OUTの電位はハイレベルに保持されている。温度検出器１３の出力信号が、上限基準電圧Vmaxを超えた場合、または下限基準電圧Vminより低下したした場合、すなわち、発光素子の温度が正常温度範囲から外れた場合は、比較器２１または２２の何れかの出力がローレベルとなるため、出力端子OUTの電位がローレベルに変化する。図１の信号Ｓ１、Ｓ２は、上記出力端子OUTからの出力信号であり、図１では同一の制御信号を供給先に応じた２つの信号として表示してある。
【００１９】
図３は、本発明による光伝送モジュールの第１の実施例を示す。
第１実施例の光伝送モジュールは、同一基板上に搭載された光送信モジュール３０と光受信モジュール４０とからなり、光送信モジュール３０が、図１に示した自動温度制御回路１４と自動光出力制御回路１７の動作停止機能を備えている。
【００２０】
本実施例の光送信モジュール３０は、発光素子１１と一体化された変調素子３３を備え、信号処理回路３１から出力された送信信号を変調素子駆動回路３２に入力し、変調素子駆動回路３２で上記変調素子３３を制御することによって、送信光信号を生成する構成となっている。
一方、光受信モジュール４０は、受信光信号を電気信号に変換するための受光素子４１と、受光素子４１の出力信号（電気信号）を増幅する第１増幅器４２と、第１増幅器で増幅された電気信号を更に増幅する第２増幅器４３と、第２増幅器４３から出力された受信電気信号を処理する信号処理回路４４とから構成されている。
【００２１】
本実施例では、温度検出器１３の出力信号を保護回路（レベル検出回路）２０で監視し、発光素子１１の温度が正常温度範囲から外れた時、自動温度制御回路１４の動作を停止させている。従って、例えば、自動温度制御回路１４が誤動作し、温度制御素子１２によって発光素子１１が異常加熱または異常冷却された場合でも、素子温度が正常範囲を外れた初期の時点で、温度制御素子１２による加熱／冷却動作が瞬時に停止し、過度の異常加熱／冷却による発光素子の破損を未然に回避することが可能となる。また、発光素子温度が正常温度範囲から外れた時、自動光出力制御回路１７の動作も停止させることによって、過度の電流駆動による発光素子の異常発光を阻止している。
【００２２】
図４は、本発明による光伝送モジュールの第２の実施例を示す。
第２実施例の光伝送モジュールも、光送信モジュール３０と光受信モジュール４０とからなる。本実施例の光送信モジュール３０は、信号処理回路３１から出力された送信信号を発光出力変調回路３４に入力し、発光出力変調回路３４で発光素子１１の駆動電流を制御することによって、送信光信号を生成する構成となっている。
【００２３】
本実施例では、発光素子１１の温度が正常温度範囲から外れた時、自動温度制御回路１４と自動光出力制御回路１７の動作を停止すると同時に、保護回路（レベル検出回路）２０の出力信号Ｓ３によって発光出力変調回路３４の動作も停止させたことを特徴としている。
【００２４】
上述した第１、第２の実施例から明らかなように、本発明によれば、発光素子温度が正常温度範囲から外れた時、瞬時に自動温度制御回路の動作を停止することによって、温度制御素子による過度の加熱／冷却を阻止しているため、発光素子１１とその周辺素子の破損を防止することが可能となる。また、発光素子温度が正常温度範囲から外れた時、自動光出力制御回路、発光出力変調回路の動作も瞬時に停止することによって、過度の電流駆動による発光素子の異常発光を阻止できる。
【００２５】
尚、実施例では、同一基板上に光送信モジュール３０と光受信モジュール４０とを備えた送受信一体型の光伝送モジュールへの適用例について説明したが、本発明の適用対象は、光送信に専用の光伝送モジュールであってもよい。また、実施例では、光伝送モジュールの基板上に信号処理回路３１、４４が搭載された構成となっているが、本発明の適用対象は、これらの信号処理回路を外部接続する回路構成となっていてもよい。
【００２６】
従来は、自動温度制御回路が誤動作した場合、発光素子が異常加熱／冷却され、発光素子温度が許容温度範囲を超え、発光素子とその周辺部品が破損するおそれがあったが、本発明の光伝送モジュール構造によれば、自動温度制御回路が誤動作した場合でも、発光素子とその周辺素子の損傷を阻止できるため、制御回路障害が解消した時、光伝送モジュールとして正常動作を保証できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による光送信モジュールの制御系の機能ブロック図。
【図２】図１に示した保護回路２０の１実施例を示す図。
【図３】本発明による光伝送モジュールの第１の実施例を示す。
【図４】本発明による光伝送モジュールの第２の実施例を示す。
【符号の説明】
【００２８】
１０：光伝送路、１１：発光素子、１２：温度制御素子、１３：温度検出器、
１４：自動温度制御回路、 １６：受光素子、１７：自動光出力制御回路、
２０：保護回路（レベル変換回路）、２１、２２：比較器、３０：光伝送モジュール、
３１：信号処理回路、３２：変調素子駆動回路、３３：変調素子、
３４：発光出力変調回路、４０：光受信モジュール、４１：受光素子、
４２、４３：増幅回路、４４：信号処理回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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